(57)【要約】【課題】外光の強度に応じて表示部の発光強度を自動補正する有機ＥＬ表示装置において、部品点数を減少させると共に、外光センサの検出感度を向上させる。【解決手段】トップエミッション型の有機ＥＬ素子４０Ａ、その有機ＥＬ素子を駆動するためのトップゲート型ＴＦＴで形成した駆動用ＴＦＴ３０Ａ、及びボトムゲート型ＴＦＴで形成した外光センサ７０Ａを、同一のガラス基板１０Ａ上に一体形成する。外光センサ７０Ａをボトムゲート型ＴＦＴで形成することにより、入射する外光がゲート電極７３Ａによって遮られず、その検出感度を向上できる。【選択図】  図３
2005019353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＬ素子、及び表示信号に応じて前記ＥＬ素子の発光強度を補正するための外光センサとを同一基板上に有し、
前記ＥＬ素子はトップエミッション型ＥＬ素子で構成し、
前記外光センサはボトムゲート型薄膜トランジスタで構成したことを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項２】
ＥＬ素子、及び表示信号に応じて前記ＥＬ素子の発光強度を補正するための外光センサとを同一基板上に有し、
前記ＥＬ素子はボトムエミッション型ＥＬ素子で構成し、
前記外光センサはトップゲート型薄膜トランジスタで構成したことを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記ＥＬ素子を駆動するための駆動用トランジスタをさらに有し、
前記駆動用トランジスタはトップゲート型薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記外光センサの出力に応じて、前記表示信号の振幅を調整する制御部を有することを特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
【請求項５】
前記外光センサは薄膜トランジスタから成るフォトダイオードであることを特徴とする請求項１，２，３，４のいずれかに記載のＥＬ表示装置。
【請求項６】
外光センサの出力を電圧変換するセンサ回路を有し、このセンサ回路の出力を前記制御部に供給することを特徴とする請求項４記載のＥＬ表示装置。
【請求項７】
前記センサ回路は、第１の電位と第２の電位の間に直列接続された第１のリセット用トランジスタ及び前記外光センサと、
前記第１の電位と前記第２の電位の間に直列接続された第２のリセット用トランジスタ及び抵抗とを有し、
前記第１のリセット用トランジスタのゲートにリセット信号を印加し、前記第２のリセット用トランジスタのゲートに、前記第１のリセット用トランジスタと前記外光センサとの接続点の電位を供給したことを特徴とする請求項６記載のＥＬ表示装置。
【請求項８】
前記駆動用トランジスタは、
前記同一基板上に積層された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成された第１の能動層と、
前記第１の絶縁膜及び前記能動層上に積層された第３の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜上に形成された第１のゲート電極とを少なくとも有し、
前記外光センサは、
前記同一基板上に形成された第２のゲート電極と、
前記同一基板及び前記第２のゲート電極上に積層された第２の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成された第２の能動層とを少なくとも有し、
前記第１の絶縁膜と前記第２の絶縁膜は、同一の層からなることを特徴とする請求項１記載のＥＬ表示装置。
【請求項９】
前記外光センサは、前記第１の絶縁膜及び前記第２のゲート電極上に積層された第４のゲート絶縁膜をさらに有し、
前記第２の絶縁膜と前記第４の絶縁膜は、同一の層からなることを特徴とする請求項８記載のＥＬ表示装置。
【請求項１０】
前記駆動用トランジスタは、
前記同一基板上に積層された第１の能動層と、
前記同一基板及び前記第１の能動層上に積層された第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成された第１のゲート電極を少なくとも有し、
前記外光センサは、
前記同一基板上に形成された第２の能動層と、
前記同一基板及び前記第２の能動層上に積層された前記第１の絶縁膜と、
前記第１の絶縁膜上に形成された第２のゲート電極と、
を少なくとも有することを特徴とする請求項２記載のＥＬ表示装置。
【請求項１１】
前記第１の能動層及び前記第２の能動層は、同一の能動層材料からなることを特徴とする請求項８または請求項１０記載のＥＬ表示装置。
【請求項１２】
前記第１のゲート電極及び前記第２のゲート電極は、同一のゲート電極材料からなることを特徴とする請求項１０記載のＥＬ表示装置。
【請求項１３】
前記ＥＬ素子は２つの電極の間に有機材料層を備えており、前記２つの電極のうち、基板に遠い方の電極が外光センサを覆っていることを特徴とする請求項２記載のＥＬ表示装置。
【請求項１４】
ＥＬ素子と、前記ＥＬ素子を駆動するための駆動用トランジスタと、トランジスタからなり、表示信号に応じて前記ＥＬ素子の発光強度を補正するための外光センサと、を同一基板上に有するＥＬ表示装置の製造方法において、
前記同一基板上に前記外光センサのゲート電極を形成する工程と、
前記同一基板及び前記外光センサのゲート電極上に第１の絶縁膜を積層する工程と、
前記第１の絶縁膜上に能動層材料を積層する工程と、
前記能動層材料をパターニングし、前記駆動用トランジスタの能動層及び前記外光センサの能動層を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜上に前記駆動用トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とするＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１５】
ＥＬ素子と、前記ＥＬ素子を駆動するための駆動用トランジスタと、トランジスタからなり、表示信号に応じて前記ＥＬ素子の発光強度を補正するための外光センサと、を同一基板上に有するＥＬ表示装置の製造方法において、
前記同一基板上に能動層材料を積層する工程と、
前記能動層材料をパターニングし、前記駆動用トランジスタの能動層及び前記外光センサの能動層を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜、前記駆動用トランジスタの能動層及び前記外光センサの能動層上に前記第１の絶縁膜を積層する工程と、
前記第１の絶縁膜上に前記駆動用トランジスタのゲート電極及び前記外光センサのゲート電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とするＥＬ表示装置の製造方法。
【請求項１６】
前記同一基板上に前記能動層を形成する工程の前に、前記同一基板上に絶縁膜を積層する工程をさらに有することを特徴とする請求項１５記載のＥＬ表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＬ表示装置に関し、特に、外光の強度（明るさ）に応じて表示部の発光強度を自動補正する機能を有したＥＬ表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下、「ＥＬ」と略称する）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。特に、有機ＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、「ＴＦＴ」と略称する）を備えた有機ＥＬ表示装置が開発されている。
【０００３】
その一例として、携帯電話及び携帯情報端末向け表示パネルなどが挙げられる。また、表示部の外部から入射する外光の強度（明るさ）に応じて表示部の発光強度を自動補正可能な有機ＥＬ表示装置についても開発されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７５０２９号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−２９７０９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、外光の強度に応じて表示部の発光強度を自動補正する有機ＥＬ表示装置では、表示部と、外光の強度を検出する外光センサとは分離して形成されていた。このため、有機ＥＬ表示装置を構成する部品点数が増加し、製造工程が煩雑化しやすくなる問題が生じていた。そこで、本発明は、表示部と外光センサとを同一基板上に一体形成した有機ＥＬ表示装置を提供するものである。また、本発明は、そのような有機ＥＬ表示装置の外光センサの感度を向上させるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、有機ＥＬ素子、その有機ＥＬ素子を駆動するための駆動用トランジスタ、及び外光センサを、同一のガラス基板上に一体形成したものである。ここで、有機ＥＬ素子はトップエミッション型有機ＥＬ素子とし、駆動用トランジスタはトップゲート型薄膜トランジスタとし、外光センサはボトムゲート型薄膜トランジスタとして形成するものである。
【０００８】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子をボトムエミッション型有機ＥＬ素子とし、駆動用トランジスタをトップゲート型薄膜トランジスタとし、外光センサをトップゲート型薄膜トランジスタとして、同一のガラス基板上に一体形成するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略の回路構成図である。本実施形態では、表示部１において、複数の表示画素がマトリックス状に配置されている。図１では、１つの表示画素のみを示している。
【００１１】
各表示画素には、表示画素を選択するためのゲート信号Ｇｎを供給するゲート信号線１１と、表示画素に表示信号Ｄｍを供給するドレイン信号線１２とが互いに交差して形成されている。これらの信号線に囲まれた領域には、画素選択用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２０Ａと、自発光素子である有機ＥＬ素子４０Ａ（例えばトップエミッション型有機ＥＬ素子）と、この有機ＥＬ素子４０Ａに電流を供給する駆動用ＴＦＴ（例えばトップゲート型ＴＦＴ）３０Ａが配置されている。
【００１２】
即ち、画素選択用ＴＦＴ２０Ａのゲートには、ゲート信号線１１が接続されることによりゲート信号Ｇｎが供給され、そのドレイン２１Ａｄには、ドレイン信号線１２が接続されることにより表示信号Ｄｍが供給されている。また、画素選択用ＴＦＴ２０Ａのソース２１Ａｓは、駆動用ＴＦＴ３０Ａのゲートに接続されている。駆動用ＴＦＴ３０Ａのソース３１Ａｓには、電源線１３から正電源電圧ＰＶｄｄが供給されている。また、そのドレイン３１Ａｄは有機ＥＬ素子４０Ａのアノード４１Ａに接続されている。有機ＥＬ素子４０Ａのカソード４３Ａには、電源電圧ＣＶが供給されている。
【００１３】
ここで、ゲート信号Ｇｎは、表示部１の周辺に配置された垂直駆動回路５０から出力される。表示信号Ｄｍは、表示部１の周辺に配置された水平駆動回路６０から出力される。また、駆動用ＴＦＴ３０Ａのゲートには、保持容量Ｃｓが接続されている。保持容量Ｃｓは、表示信号Ｄｍに応じた電荷を保持することにより、１フィールド期間において表示画素に供給する表示信号Ｄｍを保持するために設けられている。
【００１４】
そして、表示部１に入射される外光を検出できる位置に、外光の強度（外光の明るさ）を検出する外光センサ７０Ａ（例えばボトムゲート型）が設けられている。外光センサ７０Ａは、外光を受けると所定の電流または電圧を出力として発生し、これを電気的に検出することで外光の強度を検出することができる。外光センサ７０Ａの出力端子はＡ／Ｄ変換器７１の入力端子に接続され、Ａ／Ｄ変換器７１の出力端子は水平駆動回路６０の入力端子に接続されている。水平駆動回路６０には、不図示の表示信号制御部が設けられている。表示信号制御部は、Ａ／Ｄ変換器から入力されたディジタル信号（外光強度）に応じて、表示信号Ｄｍの振幅を変化させる機能を有している。
【００１５】
次に、上述した有機ＥＬ表示装置の動作について説明する。ゲート信号Ｇｎが１水平期間、ハイレベルになると、画素選択用ＴＦＴ２０Ａがオンする。すると、ドレイン信号線１２から表示信号Ｄｍが画素選択用ＴＦＴ２０Ａを通して、駆動用ＴＦＴ３０Ａのゲートに印加される。
【００１６】
そして、そのゲートに供給された表示信号Ｄｍに応じて、駆動用ＴＦＴ３０Ａのコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が駆動用ＴＦＴ３０Ａを通して有機ＥＬ素子４０Ａに供給され、有機ＥＬ素子４０Ａが点灯する。そのゲートに供給された表示信号Ｄｍに応じて、駆動用ＴＦＴ３０Ａがオフ状態の場合には、駆動用ＴＦＴ３０Ａには電流が流れないため、有機ＥＬ素子４０Ａも消灯する。
【００１７】
ここで、上述した有機ＥＬ表示装置では、表示部１外部からの外光の強度の大小に応じて、表示部１の各画素に設置された有機ＥＬ素子４０Ａの発光強度（以下、「ＥＬ発光強度」と略称する）が増減する。この関係を、図２の外光強度とＥＬ発光強度の関係図に示す。即ち、外光強度が増すに従って、ＥＬ発光強度は所定の変化率で増加する。
【００１８】
図２のような外光強度に応じたＥＬ発光強度の補正は、以下のように行われる。外光センサ７０Ａは、表示部１外部からの外光を検出し、外光強度を表すアナログ信号（電圧または電流）をＡ／Ｄ変換器７１に出力する。Ａ／Ｄ変換器７１は、外光センサ７０Ａからのアナログ信号をディジタル信号に変換し、この外光強度を表すディジタル信号を、水平駆動回路６０に設けられた不図示の表示信号制御部に出力する。
【００１９】
この表示信号制御部は、外光強度を表すディジタル信号の各サンプル値の大きさに応じて、表示信号Ｄｍの振幅値を変化させて出力する。即ち、水平駆動回路６０が出力する表示信号Ｄｍは、外光強度の大小に応じた振幅を有している。従って、画素選択用ＴＦＴ２０がオン状態である場合、駆動用ＴＦＴ３０Ａのコンダクタンスは、駆動用ＴＦＴ３０Ａのゲートに印加される表示信号Ｄｍの振幅の大小に応じて増減する。これにより、有機ＥＬ素子４０Ａに供給される駆動電流が増減するので、有機ＥＬ素子４０ＡのＥＬ発光強度は外光強度の大小に応じて補正される。
【００２０】
次に、有機ＥＬ素子４０Ａ、駆動用ＴＦＴ３０Ａ、及び外光センサ７０Ａの詳細な構造について説明する。
【００２１】
図３は、図１の有機ＥＬ素子４０Ａ近傍及び外光センサ７０Ａの概略断面図である。ここで、有機ＥＬ素子４０Ａはトップエミッション型有機ＥＬ素子であり、有機ＥＬ素子４０Ａを駆動するための駆動用ＴＦＴ３０Ａはトップゲート型ＴＦＴとして形成され、外光センサ７０Ａはボトムゲート型ＴＦＴにより形成されている。また、有機ＥＬ素子４０Ａ、駆動用ＴＦＴ３０Ａ、及び外光センサ７０Ａは、同一のガラス基板１０Ａ上に配置されている。以下、これらの素子の構造を詳しく説明する。
【００２２】
ガラス基板１０Ａ上に、例えばＳｉＮＸ、ＳｉＯ２の順に積層されたバッファ層ＢＦ、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化してなる能動層３１Ａ、ＳｉＯ２膜及びＳｉＮＸ膜の順に積層されたゲート絶縁膜３２Ａ、及びクロムやモリブデンなどの高融点金属からなるゲート電極３３Ａが、この順に形成されており、その能動層３１Ａには、チャネル３１Ａｃと、このチャネル３１Ａｃの両側にソース３１Ａｓ及びドレイン３１Ａｄが設けられている。
【００２３】
そして、ゲート絶縁膜３２及びゲート電極３３Ａ上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮＸ膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜３４Ａが形成されている。層間絶縁膜３４Ａのソース３１Ａｓに対応した位置には、コンタクトホールＣ１が設けられ、これにＡｌ等の金属を充填して、正電源電圧ＰＶｄｄが供給される電源線１３が配置されている。また、層間絶縁膜３４Ａのドレイン３１Ａｄに対応した位置には、コンタクトホールＣ２が設けられ、これにＡｌ等の金属を充填して、ドレイン電極１４が配置されている。更に全面に、例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜３５Ａを備えている。
【００２４】
その平坦化絶縁膜３５Ａのドレイン電極１４に対応した位置には、コンタクトホールＣ３が設けられ、これにＡｌ等の金属を充填して、ドレイン電極１４と有機ＥＬ素子４０Ａのアノード４１Ａがコンタクトされている。ここで、アノード４１Ａは、光を透過せずに反射する性質を有した電極である。このアノード４１Ａは、Ａｌやメタル等によって形成されるが、高い光反射率を有するメタル単層や、ＩＴＯとメタルによる積層構造により形成してもよい。
【００２５】
有機ＥＬ素子４０Ａは、表示画素ごとに島状に分離形成されており、アノード４１Ａ、発光素子層４２Ａ、及び発光素子層４２Ａからの光を透過する透明カソード４３Ａが、この順に積層形成された構造を有している。なお、発光素子層４２Ａは、例えば、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を積層して構成される（不図示）。透明カソード４３Ａには、電源電圧ＣＶが供給されている（不図示）。
【００２６】
この有機ＥＬ素子４０Ａでは、アノードから注入されたホールと、透明カソード４３Ａから注入された電子とが発光素子層４２Ａの内部で再結合する。この再結合したホールと電子は、発光素子層４２Ａを形成する有機分子を励起して励起子を生じさせる。この励起子が放射失活する過程で発光素子層４２Ａから光が放たれ、この光が透明カソード４３Ａから外部へ放出されて発光する。
【００２７】
また、駆動用ＴＦＴ３０Ａ及び有機ＥＬ素子４０Ａが形成されているガラス基板１０Ａ上において、表示部１外部の外光を受光できる位置には、外光センサ７０Ａが配置されている。ここで、外光センサ７０Ａは、ボトムゲート型ＴＦＴで形成されている。
【００２８】
即ち、ガラス基板１０Ａ上において、クロムやモリブデンなどの高融点金属からなるゲート電極７３Ａ、バッファ層ＢＦを兼ねるゲート絶縁膜７２Ａ、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化して成る能動層７１Ａ、絶縁膜７４Ａ，７５Ａ、及び平坦化絶縁膜７６Ａが、この順に形成されている。能動層７１Ａには、発光面である透明カソード４３Ａと同じ側の露出面から外光が入射される。外光センサ７０Ａは、能動層７１Ａが受光した外光を電気的に検出し、その外光強度に応じた電流または電圧を出力する。この外光センサ７０Ａの構造においては、外光が入射するガラス基板１０Ａと能動層７１Ａとの間には外光を遮蔽するゲート電極７３Ａが存在しない。
【００２９】
これにより、外光センサ７０Ａが不図示のトップゲート型ＴＦＴ（ガラス基板、能動層、ゲート絶縁膜、ゲート電極がこの順に積層形成）である場合に比して、外光を受光する能動層７１Ａの面積が広くなり、外光の検出感度が向上する。ここで外光センサ７０Ａは、ボトムゲート型ＴＦＴを例えばフォトダイオードとして用いることで、外光に依存したフォトカレントを出力するものである。
【００３０】
上述したように、本発明の実施形態では、トップエミッション型の有機ＥＬ素子４０Ａ、トップゲート型ＴＦＴで形成される駆動用ＴＦＴ３０Ａ、及びボトムゲート型ＴＦＴで形成される外光センサ７０Ａは、同一のガラス基板１０Ａ上に一体形成される。これにより、部品点数が減少すると共に、製造工程の煩雑化を防ぐことができる。例えば、以下に示すような製造工程を経ることができる。ガラス基板１０Ａ上にゲート電極７３Ａを形成し、そのゲート電極７３Ａを覆うようにして、バッファ層ＢＦ兼ゲート絶縁膜７２Ａを形成する。
【００３１】
そして、その上に能動層３１Ａ，７１Ａを形成し、それらの能動層３１Ａ，７１Ａ上にゲート絶縁膜３２Ａ兼絶縁膜７４Ａを形成する。更に、ゲート電極３３Ａを形成し、そのゲート電極３３Ａを覆うようにして、層間絶縁膜３４Ａ兼絶縁膜７５Ａを形成する。そして、電源線１３及びドレイン電極１４を形成し、それらを覆うようにして平坦化絶縁膜３５Ａ，７６Ａを形成する。この平坦化絶縁膜３５Ａ上にアノード４１Ａを形成し、これに積層される発光素子層４２Ａ及び透明カソード４３Ａを形成する。
【００３２】
また、外光センサ７０Ａをボトムゲート型ＴＦＴで形成することにより、外光がゲート電極７３Ａにより遮られずに能動層７１Ａへ到達する。これにより、外光強度の検出感度を向上することができる。
【００３３】
また、図示しないが、画素選択用ＴＦＴ２０Ａは、駆動用ＴＦＴ３０Ａと同様のトップゲート型ＴＦＴである。ここで、一般に、トップゲート型ＴＦＴはボトムゲート型ＴＦＴに比して、ＥＬの発光によって能動層３１Ａ内のキャリアが励起して過度に電流が流れるのを防止することができ、また、高いキャリア移動度を有しているので、駆動用ＴＦＴ３０Ａ、特に画素選択用ＴＦＴ２０Ａに適している。一方、外光センサ７０Ａとしては、ＴＦＴに流れる暗電流を利用するため、高いキャリア移動度を有することは必要ではない。
【００３４】
なお、ボトムゲート型ＴＦＴであっても、画素選択用ＴＦＴ２０Ａ、駆動用ＴＦＴ３０Ａのどちらにも適用することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態では、トップエミッション型有機ＥＬ素子、トップゲート型駆動用ＴＦＴ、及びボトムゲート型ＴＦＴで形成した外光センサを同一基板上に一体形成したが、本実施形態では、有機ＥＬ素子をボトムエミッション型とし、その駆動用ＴＦＴをトップゲート型ＴＦＴとし、外光センサをトップゲート型ＴＦＴとして、同一基板上に一体形成している。本実施形態について、図面を参照して、以下に詳しく説明する。なお、図１の有機ＥＬ素子４０Ａをボトムエミッション型の有機ＥＬ素子４０Ｂとし、外光センサ７０Ａをトップゲート型ＴＦＴで形成した外光センサ７０Ｂとした実施形態における概略の回路構成図は、図１と同様である。
【００３６】
図４は、本実施形態における、有機ＥＬ素子４０Ｂ近傍及び外光センサ７０Ｂの概略断面図である。図４に示すように、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子４０Ｂを用いた実施形態では、前述の実施形態と異なり、有機ＥＬ素子４０Ｂが放出した光は、透明ガラス基板１０Ｂの露出面から発光される。また、透明ガラス基板１０Ｂの露出面とは反対側の表面には、トップゲート型駆動用ＴＦＴ３０Ｂが形成される。
【００３７】
即ち、透明ガラス基板１０Ｂ上に、例えばＳｉＮＸ、ＳｉＯ２の順に積層されたバッファ層ＢＦ、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化してなる能動層３１Ｂ、ゲート絶縁膜３２Ｂ、及びクロムやモリブデンなどの高融点金属からなり、能動層３１Ｂをまたぐように配置されたゲート電極３３Ｂが順に形成されており、その能動層３１Ｂには、チャネル３１Ｂｃと、このチャネル３１Ｂｃの両側にソース３１Ｂｓ及びドレイン３１Ｂｄが設けられている。
【００３８】
そして、ゲート絶縁膜３２Ｂ及びゲート電極３３Ｂ上の全面に、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮＸ膜及びＳｉＯ２膜の順に積層された層間絶縁膜３４Ｂが形成されている。層間絶縁膜３４Ｂのソース３１Ｂｓに対応した位置には、コンタクトホールＣ４が設けられ、これにＡｌ等の金属を充填して、正電源電圧ＰＶｄｄが供給される電源線１３が配置されている。また、層間絶縁膜３４Ｂのドレイン３１Ｂｄに対応した位置には、コンタクトホールＣ５が設けられ、これにＡｌ等の金属を充填して、ドレイン電極１４が配置されている。
【００３９】
更に全面に、例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜３５Ｂを備えている。その平坦化絶縁膜３５Ｂのドレイン電極１４に対応した位置には、コンタクトホールＣ６が設けられ、これにＡｌ等の金属を充填して、ドレイン電極１４と有機ＥＬ素子４０Ｂのアノード４１Ｂがコンタクトされている。ここで、透明アノード４１Ｂは、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等から成る透明電極である。
【００４０】
有機ＥＬ素子４０Ｂは、表示画素ごとに島状に分離形成されており、透明アノード４１Ｂ、発光素子層４２Ｂ、及び電源電圧ＣＶ（不図示）が供給されるカソード４３Ｂ（例えばＡｌ，もしくはマグネシウム・インジウム合金等から成る）が、この順に積層形成された構造を有している。発光素子層４２Ｂから発光された光は、透明アノード４１Ｂを透過して透明ガラス基板１０Ｂから放出される。
【００４１】
また、駆動用ＴＦＴ３０Ｂ及び有機ＥＬ素子４０Ｂが形成されている透明ガラス基板１０Ｂ上において、表示部１外部の外光を受光できる位置には、外光センサ７０Ｂが配置されている。ここで、外光センサ７０Ｂは、トップゲート型ＴＦＴで形成されている。
【００４２】
即ち、透明ガラス基板１０Ｂ上において、例えばＳｉＮＸ、ＳｉＯ２の順に積層されたバッファ層ＢＦ、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化して成る能動層７１Ｂ、ゲート絶縁膜７２Ｂ、クロムやモリブデンなどの高融点金属からなるゲート電極７３Ｂ、層間絶縁膜７４Ｂ、及び平坦化絶縁膜７５Ｂが、この順に形成されている。さらに、平坦化絶縁膜７５Ｂ上に、有機ＥＬ素子４０Ｂのカソード４３Ｂを延在して形成してもよい。この場合、外光センサ７０Ｂ裏面に入射する外光を遮ることができる。
【００４３】
能動層７１Ｂには、発光面である透明ガラス基板１０Ｂと同じ側の露出面から外光が入射される。外光センサ７０Ｂは、能動層７１Ｂが受光した外光を電気的に検出し、その外光強度に応じた電流または電圧を出力する。
【００４４】
この外光センサ７０Ｂの構造においては、外光が入射する透明ガラス基板１０Ｂと能動層７１Ｂとの間には外光を遮蔽するゲート電極７３Ｂが存在しない。これにより、外光センサ７０Ｂがボトムゲート型ＴＦＴ（透明ガラス基板、ゲート電極、ゲート絶縁膜、能動層がこの順に積層形成）である場合に比して、外光を受光する能動層７１Ｂの面積が広くなり、外光の検出感度が向上する。
【００４５】
また、図示しないが、画素選択用ＴＦＴ２０Ａは、駆動用ＴＦＴ３０Ａと同様にトップゲート型ＴＦＴである。
【００４６】
上述したボトムエミッション型の有機ＥＬ素子４０Ｂを用いた実施形態においても、トップゲート型ＴＦＴで形成される駆動用ＴＦＴ３０Ｂ、及び外光センサ７０Ｂは、同一の透明ガラス基板１０Ｂ上に形成されるため、部品点数が減少する。
【００４７】
また、外光センサ７０Ｂをトップゲート型ＴＦＴで形成することにより、外光がゲート電極７３Ｂにより遮られずに能動層７１Ｂへ到達する。これにより、外光強度の検出感度を向上することができる。
【００４８】
また、駆動用ＴＦＴ３０Ｂ及び外光センサ７０Ｂは同じトップゲート型ＴＦＴなので、同一工程で形成することにより製造工程の煩雑化を防ぐことができる。例えば、以下に示すような製造工程を経ることができる。
【００４９】
ガラス基板１０Ｂ上にバッファ層ＢＦを形成し、そのバッファ層ＢＦ上に能動層３１Ｂ，７１を形成する。そして、それらの能動層３１Ｂ，７１上にゲート絶縁膜３２Ｂ，７２Ｂを形成する。更に、ゲート電極３３Ｂ，７３Ｂを形成し、そのゲート電極３３Ｂ，７３Ｂを覆うようにして、絶縁膜３２Ｂ，７２Ｂ上に層間絶縁膜３４Ｂ，７４Ｂを形成する。
【００５０】
そして、電源線１３及びドレイン電極１４を形成し、それらを覆うようにして、平坦化絶縁膜３５Ｂ，７５Ｂを形成する。この平坦化絶縁膜３５Ｂ上に透明アノード４１Ｂを形成し、これに積層される発光素子層４２Ｂ及びカソード４３Ｂを形成する。さらに、外光センサ７０Ｂ上方の平坦化絶縁膜７５Ｂ上に、有機ＥＬ素子４０Ｂのカソード４３Ｂを形成しておけば、外光センサ７０Ｂ裏面に入射する外光を遮ることもできる。
【００５１】
次に、外光センサ７０Ａ，７０Ｂを用いたセンサ回路について図５及び図６を参照して説明する。なお、このセンサ回路は、外光センサ７０Ａ，７０Ｂが受けた光をそれに応じた出力電圧Ｖｏｕｔに変換する回路である。また、このセンサ回路は上記第１及び第２の実施形態に共通に用いることができる。図５はセンサ回路の構成を示す回路図であり、図６はこのセンサ回路の動作タイミング図である。
【００５２】
図５において、電位Ｐｗｒと接地電位ＧＮＤ（電位Ｐｗｒ＞接地電位ＧＮＤ）の間に、ダイオードの構成を有する外光センサ７０Ａ，７０Ｂと第１のリセット用ＴＦＴ１００が直列に接続され、またこの直列回路と並列に、電位Ｐｗｒと接地電位ＧＮＤの間に第２のリセット用ＴＦＴ１０１と抵抗１０３が直列に接続されている。第１のリセット用ＴＦＴ１００のゲートにはリセット信号ＲＥが印加されている。第２のリセット用ＴＦＴ１０１のゲートには、外光センサ７０Ａ，７０Ｂとリセット用ＴＦＴ１００との接続点Ａの電位が供給されている。
【００５３】
そして、抵抗１０３の両端から端子Ｐ１，Ｐ２から取り出され、この端子Ｐ１，Ｐ２の間の出力電圧Ｖｏｕｔが外光検出電圧として取り出され、前述したＡ／Ｄ変換器７１に入力される。
【００５４】
なお、第１のリセット用ＴＦＴ１００、第２のリセット用ＴＦＴ１０１はＮチャネル型でもＰチャネル型でもよいが、ここではＮチャネル型であるとして説明する。
【００５５】
次に、この回路の動作について図６を参照しながら説明する。リセット信号ＲＥがハイレベルに立ち上がると、第１のリセット用ＴＦＴ１００がオンし、これに応じて第２のリセット用ＴＦＴ１０１のゲートには、第１のリセット用ＴＦＴ１００を通して電位Ｐｗｒが印加されるので、第２のリセット用ＴＦＴ１０１もオンする。このリセット期間では、出力電圧Ｖｏｕｔは第２のリセット用ＴＦＴ１０１のインピーダンスが抵抗１０３の抵抗値より十分小さければほぼＰｗｒ（一定値）となり、外光センサ７０Ａ，７０Ｂに流れるフォトカレントには依存しない。
【００５６】
次に、リセット信号ＲＥがロウレベルに下がると、センス期間となり、第１のリセット用ＴＦＴ１００がオフする。外光センサ７０Ａ，７０Ｂと第１リセット用ＴＦＴ１００との接続点Ａは浮遊状態になるが、外光センサ７０Ａ，７０Ｂのリークによりそのレベルは接地電位ＧＮＤに近づき、これにより第２のリセット用ＴＦＴ１０１のゲート電位が低下するので、そのインピーダンスが増加する。その結果、出力電圧ＶｏｕｔはＰｗｒよりも幾分小さくなる。
【００５７】
そこで、外光センサ７０Ａ，７０Ｂが光を受けると、それに応じたフォトカレント（ダイオードの逆方向電流）が発生し、外光センサ７０Ａ，７０Ｂの電位（接続点Ａの電位）は下降する。それによって第２のリセット用ＴＦＴ１０１のゲート電位が下降するので、そのインピーダンスが増加する。それに応じて、出力電圧Ｖｏｕｔは小さくなる。
【００５８】
したがって、上記の動作によれば、外光強度に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを得ることができ、この出力電圧Ｖｏｕｔを用いて、表示信号Ｄｍの振幅を制御することで、有機ＥＬ素子４０Ａ，４０Ｂの発光強度を補正することができる。なお、このセンサ回路において、外光センサ７０Ａ，７０Ｂはダイオードの構成を有するものには限られず、他のフォトセンサーについても同様に適用できるものである。
【００５９】
なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態は、有機ＥＬ素子４０Ａ，４０Ｂを用いたが、これには限定されず、無機ＥＬ素子を用いたものでもよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、外光の強度に応じて表示部の発光強度を自動補正する有機ＥＬ表示装置を、同一基板上に一体形成して実現できる。これにより、そのような表示装置の部品数を削減できると共に、製造工程の煩雑化を防ぐことができる。また、ＴＦＴにより実現される外光センサにおいて、外光がゲート電極により遮られないように能動層を配置することにより、外光検出の際の感度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略の回路構成図である。
【図２】有機ＥＬ表示装置における外光強度とＥＬ発光強度の関係図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子近傍及び外光センサの概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子近傍及び外光センサの概略断面図である。
【図５】本発明の第１および第２の実施形態に係るセンサ回路の構成を示す回路図である。
【図６】図５のセンサ回路の動作タイミング図である。
【符号の説明】
１  表示部                １０Ａ  ガラス基板      １０Ｂ  透明ガラス基板
１１  ドレイン信号線      １２  表示信号線        １３  電源線
２０Ａ，２０Ｂ  画素選択用ＴＦＴ        ３０Ａ，３０Ｂ  駆動用ＴＦＴ
４０Ａ，４０Ｂ  有機ＥＬ素子            ５０  垂直駆動回路
６０  水平駆動回路                      ７０Ａ，７０Ｂ  外光センサ
７１  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
2005019353.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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